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자료구조

▣ 카페 소개

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▣ 참고사항

자료 구조(Data Struc-

ture)

▣ 자료구조 이해

◈ 자료 구조 란 ? -. 사전적 의미 : 데이터를 처리하는 입장에서 데이터 사이에 존재하는

관계를 개념적으로 잡은 것 -. 데이터를 효율적으로 사용할 수 있도록 구조를 만들어서 저장하는 것

Data

Data

Data

Data Dat

a

Data

Data

Data

Data

Data

Data

Data


◈ 선형 구조 -. 데이터를 선의 형태로 일렬로 저장하는 방식 -. 이전 데이터와 이후 데이터는 1 대 1 관계를 가짐 -. 스택 (Stack) , 큐 (Queue) , 연결리스트 (Linked List)

◈ 비 선형 구조 -. 데이터를 선의 형태가 아닌 다른 형태로 저장하는 방식 -. 이전 데이터와 이후 데이터는 1 대 다 관계를 가짐 -. 트리 (Tree) , 그래프 (Graph)

Data Data Data

Data

Data

Data

Data

Data


◈ 스택 (Stack) -. 삽입 (insert) 과 삭제 (delete) 가 한쪽 끝에서만 수행되는 구조 -. LIFO(Last In First Out) : 마지막에 들어간 데이터가 먼저 나오는 구조

Data1

Data2

Data3

입력 (Push) 출력 (Pop)

Bottom Top

<Data 처리순서 >입력 : Data1 -> Data2 -> Data3출력 : Data3 -> Data2 -> Data1


◈ 큐 (Queue) -. 한쪽에선 삽입 (insert) 만 한쪽에선 삭제 (delete) 만 수행되는 구조 -. FIFO(First In First Out) : 먼저 들어간 데이터가 먼저 나오는 구조

Data3 Data2 Data1

입력(enqueue)

출력(dequeue)

Front

Rear<Data 처리순서 >입력 : Data1 -> Data2 -> Data3출력 : Data1 -> Data2 -> Data3


◈ 리스트 (List) -. 데이터를 순서대로 저장해 놓는 구조 -. 대표적으로 배열이 있음 -. 스택 , 큐도 넓은 의미로는 리스트에 해당됨

[0] [1] [2] [3] [4]

Data1 Data2 Data3

Data4

< 배열 >


◈ 연결 리스트 (List) -. 데이터들을 링크를 통해 연결시켜 저장하는 구조

data link

노드 (Node)


◈ 트리 (Tree) -. 나무의 뿌리에서 가지를 뻗는 것처럼 하나의 데이터에 가지를 뻗어 저장하는 구조

data linklink

노드 (Node)


◈ 그래프 (Graph) -. 컴퓨터로 수치 계산 등을 한 결과를 그대로 숫자 (number) 의 나열로서 표현하는 것이 아니고 , 시각적으로 이해할 수 있도록 막대 그래프 , 원 그래프로 표시한 것


◈ 알고리즘 -. 어떤 문제를 해결하기 위한 방법

▣ 자료구조 구현

◈ 스택 (Stack) -. 배열을 이용한 Stack 구현

Data1

Data2

Data3


Top


◈ Stack Code (Node , Push 함수 구현 )

#include <stdio.h>

typedef struct stack{int stackArea[5];int top;

}Stack , *PStack;

void Push(Stack *st , int data){if(st->top>=((int)sizeof(st->stackArea)/4)-1){

printf("Stack is FULL\n");return;

}st->top++;st->stackArea[st->top] = data;

}


◈ Stack Code (Pop 함수 구현 )

int Pop(Stack *st){int data;if(st->top<0){

printf("Stack is EMPTY\n");return 0;

}data = st->stackArea[st->top];st->top--;return data;

}


◈ Stack Code (main 함수 구현 )

void main(void){

Stack st;st.top = -1;

Push(&st , 10);Push(&st , 20);Push(&st , 30);

printf("%d\n" , Pop(&st));printf("%d\n" , Pop(&st));printf("%d\n" , Pop(&st));printf("%d\n" , Pop(&st));

}


◈ 분석

Stack 영역

main()

stackArea

top

st

-1

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

st.top = -1;Stack st;


◈ 분석

Stack 영역

main()

stackArea

top

st

-1

Push() &st 10

100 번지

100

st data

0

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

10

Push(&st , 10);


◈ 분석

Stack 영역

main()

Push() &st 20100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

0

10

1

20

Push(&st , 20);


◈ 분석

Stack 영역

main()

Push() &st 30100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

1

10

2

20

30

Push(&st , 30);


◈ 분석

Stack 영역

main()

Pop() &st100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

2

10

1

20

30

30

30

printf("%d\n" , Pop(&st));


◈ 분석

Stack 영역

main()

Pop() &st100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

1

10

0

20

30

20

20



◈ 분석

Stack 영역

main()

Pop() &st100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

0

10

-1

20

30

10

10



◈ 분석

Stack 영역

main()

Pop() &st100

st data

stackArea

top

st100 번지

[4

]

[3

]

[2

]

[1

]

[0

]

10

-1

20

30

0



◈ 스택 (Stack) -. 연결리스트를 이용한 Stack 구현


Top

data link

Data1

data link

Data2

data link

Data3

Push(Data1)

Push(Data2)

Push(Data3)

Pop( )

Pop( )

Pop( )


◈ Stack Code (Node , GetNode 함수 구현 )

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define EMPTY 0

struct node {int data;struct node * link;

};typedef struct node Stack;

Stack * GetNode(){Stack * tmp;tmp=(Stack *)malloc(sizeof(Stack));tmp->link=EMPTY;return tmp;

}


◈ Stack Code (Push 함수 구현 )

void Push(Stack **top, int data){Stack *tmp;tmp=*top;

*top=GetNode();

(*top)->data=data;(*top)->link=tmp;

}


◈ Stack Code (Pop 함수 구현 )

int Pop (Stack **top) {Stack *tmp;int num;

if(*top==EMPTY){printf("Stack is empty!!!!");return NULL;

}

tmp=*top;num=tmp->data;*top=(*top)->link;

free(tmp);return num;

}


◈ Stack Code (Main 함수 구현 )

void main () {Stack * top=EMPTY;

Push(&top, 10);Push(&top, 20);Push(&top, 30);

printf("%d", Pop(&top));printf("%d", Pop(&top));printf("%d", Pop(&top));

}

Stack 영역


◈ 분석 Stack * top=EMPTY;

main()

*top

0

Stack 영역 Heap 영역


◈ 분석 Push(&top, 10);

main()

*top

0

Push() &top 10

**top data

100 번지

100

*tmp

0

GetNode()

*tmpdata *link1000 번지

10000

1000

10




main()

*top

1000

Push() &top 20

**top data

100 번지

100

*tmp

1000

GetNode()


20000

2000

10

data *link2000 번지

020 1000




main()

*top

2000

Push() &top 30

**top data

100 번지

100

*tmp

2000

GetNode()


30000

3000

10


20 1000


030 2000



◈ 분석 printf("%d", Pop(&top));

main()

*top

3000

Pop() &top 30

**top num

100 번지

100

*tmp

3000


0

2000

10


20 1000


30 2000

30




main()

*top

2000

Pop() &top 20

**top num

100 번지

100

*tmp

2000


0

1000

10


20 1000

20




main()

*top

1000

Pop() &top 10

**top num

100 번지

100

*tmp

1000


0

0

10

10



◈ 분석

main()

*top

0

100 번지


◈ 문제

-. 미로게임 Stack 만들기


◈ 큐 (Queue) -. 연결리스트를 이용한 Queue 구현

Front Rear

data link

출력(dequeue)

입력(enqueue)

Enqueue(Data1)

Enqueue(Data2)

Enqueue(Data3)

Dequeue( )

Dequeue( )

Dequeue( )

Data1

data link

Data2

data link

Data3


◈ 문제

-. 연결리스트를 이용한 Queue 구현하기

◈ 재귀함수 -. 함수 내에서 자기 자신을 다시 호출하는 함수


Func( ) 함수

Func( );

Func( ) 함수

Func( );

Func( ) 함수

Func( );

……..

-. 종료되는 시점을 제대로 지정해주지 않으면 메모리가 가득 찰 때까지 계속해서 호출 하게 됨

◈ 문제

#include <stdio.h>

void Func( );void main(void){

Func( );}

void Func( ){

printf("Func 함수 호출 \n");

Func( );}

▣ 함수

main 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

ººº

◈ 문제

#include <stdio.h>void Func( );void main(void){

Func( );}void Func( ){

int num = 0;if(num == 5)

return;printf("Func 함수 호출 \

n");num++;Func();

}

▣ 함수

main 함수 영역

Func 함수 영역

ººº

num01

Func 함수 영역num

01

Func 함수 영역num

01

◈ 문제


Func( );}void Func( ){

static int num = 0;if(num == 5)

return;printf("Func 함수 호출 \

n");num++;Func();

}

▣ 함수

main 함수 영역

Func 함수 영역

num01

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

2345

◈ 문제


Func( 1 );}void Func( int num ){

if(num == 5)return;

printf("Func 함수 호출 \n");

Func( num+1 );}

▣ 함수

main 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

Func 함수 영역

num1

num2

num3

num4

num5

◈ 예제

-. 1 ~ 5 까지의 합을 구하는 함수를 작성하시오 ( 재귀함수 사용 )


◈ 예제

-. 1 ~ 5 까지의 합을 구하는 함수를 작성하시오 ( 재귀함수 사용 )

#include <stdio.h>

int Sum(int n){

if(n==5){

return n;}return n+Sum(n+1);

}

void main(){

printf("%d\n" , Sum(1));}


main()Sum()

n1

Sum()

n2

Sum()

n3

Sum()

n4

Sum()

n5

5+ =

9+ =

12+ =

14+ =

15


◈ 연결 리스트 (Linked List) -. 재귀함수를 이용한 연결리스트 구현 ( 삽입 )

Head

data link

Data1

data link

Data2

data link

Data3

InsertNode(Data1)

InsertNode(Data2)

InsertNode(Data3)


◈ Linked List Code (Node , GetNode 함수 구현 )

#include <stdio.h>#include <malloc.h>

typedef struct node{int data;struct node *link;

}Linklist;

Linklist * GetNode(){Linklist * ptr;ptr = (Linklist * ) malloc ( sizeof ( Linklist ) );ptr->link=NULL;return ptr;

}


◈ Linked List Code (InsertNode , main 함수 구현 )

void InsertNode (Linklist **head, int data) {if ( *head == NULL ) {

*head = GetNode( );(*head)->data = data;return ;

}InsertNode( &(*head)->link , data );

}

void main ( ) {Linklist * head =NULL;

InsertNode( &head, 10 );InsertNode( &head, 20 );InsertNode( &head, 30 );

}


◈ 문제

-. 연결리스트 출력 함수 만들기


◈ 연결 리스트 (Linked List) -. 재귀함수를 이용한 연결리스트 구현 ( 추가 )

Head

data link

Data1

data link

Data2

data link

Data3

AddNode(Data1 , Data4)

data link

Data4


◈ 연결 리스트 (Linked List) -. 재귀함수를 이용한 연결리스트 구현 ( 삭제 )

Head

data link

Data1

data link

Data2

data link

Data3

DeleteNode(Data2)


◈ 문제

-. 연결리스트 추가 / 삭제 함수 만들기


◈ 문제

-. 연결리스트를 이용한 학생관리 프로그램 만들기


◈ 트리 (TREE) -. 계층적 구조를 가진 데이터를 표현

A

B D

E GF

C

IH

ROOT Node

Node

Leap Node( 말단 Node)

형제 Node

부모 Node

자식 Node


◈ 이진 트리 (BINARY TREE) -. Node 의 자식 수가 2 이하인 트리

A

B C

D E F


◈ 전 이진 트리 (FULL BINARY TREE) -. 단말 Node 가 아닌 모든 Node 가 2 개의 자식을 가진 트리

A

B C

D E GF


◈ 이진 탐색 트리 (BINARY SEARCH TREE) -. 순서가 있는 이진 트리

4

2 6

1 3 75


◈ 이진 탐색 트리 (BINARY SEARCH TREE) 구현 -. 순서가 있는 이진 트리

data RightLeft

ROOTInsertNode(10)

10

InsertNode(20)

20

InsertNode(5)

15

InsertNode(15)

5


◈ Tree Code (Node , GetNode 함수 구현 )

#include <stdio.h>#include <malloc.h>

typedef struct node {struct node *left;int data;struct node *right;

}BST , *PBST;

PBST GetNode(){PBST node = (PBST) malloc (sizeof (BST));node->left = node->right = NULL;return node;

}


◈ Tree Code (InsertNode 함수 구현 )

void InsertNode(PBST *root , int data){if ((*root) == NULL){

(*root) = GetNode();(*root)->data = data;

}else if ((*root)->data > data )

InsertNode(&(*root)->left, data);else

InsertNode(&(*root)->right, data);}


◈ Tree Code (main 함수 구현 )

void main (){PBST root = NULL;

InsertNode(&root, 10);InsertNode(&root, 20);InsertNode(&root, 5);InsertNode(&root, 15);

}


◈ 트리의 순회

A

B C

[ 전위 순회 ](PreOrder)

탐색 :ROOT-> 왼쪽 -> 오른쪽

A

B C

[ 중위 순회 ](InOrder)

탐색 :왼쪽 ->ROOT-> 오른쪽

A

B C

[ 후위 순회 ](PostOrder)

탐색 :왼쪽 -> 오른쪽 ->ROOT

A B C B A C B C A


◈ 트리의 전위 순회 구현 (PreOrder) : ROOT-> 왼쪽 -> 오른쪽

A

B C

D FE G

①

②

③ ④

⑤

⑥

A B D E C F G

⑦


◈ 트리의 중위 순회 구현 (InOrder) : 왼쪽 ->ROOT-> 오른쪽

A

B C

D FE G①

②

③

④

⑤

⑥

D B E A F C G

⑦


◈ 트리의 중위 순회 구현 (PostOrder) : 왼쪽 -> 오른쪽 ->ROOT

A

B C

D FE G① ②

③

④ ⑤

⑥

D E B F G C A

⑦


◈ 문제

-. 트리 출력 함수 만들기


◈ 이진 탐색 트리 (BINARY SEARCH TREE) 삭제

data RightLeft

ROOTDeleteNode(5)

10

20

15

5



data RightLeft

ROOTDeleteNode(20)

10

20

15

5



data RightLeft

ROOTDeleteNode(20)

10

20

15

5 15



data RightLeft

ROOTDeleteNode(10)

10

20

15

5

15


◈ 문제

-. 트리 삭제 함수 만들기

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